Le réveil de la graine au bois dormant - Une équipe de l’UNIGE démontre comment l’enveloppe de la semence contrôle le processus de germination

Certaines plantes ont mis au point des stratégies très astucieuses afin que leur progéniture passe le cap crucial de la germination avec tous les indicateurs au vert. L’un des garde-fous visant à empêcher les «faux départs» se manifeste par un état de dormance de leurs graines, qui est maintenu jusqu’à l’apparition de conditions environnementales optimales. L’équipe du prof. Lopez-Molina, à l’Université de Genève (UNIGE), vient d’identifier un processus essentiel permettant à l’embryon de sortir de sa léthargie et qui se déroule dans l’enveloppe de la graine. Le chercheur présente l’enveloppe comme étant en fait un organe capable de contrôler la germination de façon active. Ces travaux, décrits dans l’édition du 18 octobre 2010 de la revue PNAS, fournissent en outre un cadre pour étudier comment les facteurs environnementaux provoquent l’éveil des graines dormantes.

La germination de la graine est une étape critique dans la vie d’une plante. Elle représente le moment décisif où le végétal abandonne un état ultra protégé pour affronter les aléas de son environnement. L’embryon contenu dans la graine va en effet se métamorphoser en une jeune pousse particulièrement vulnérable, notamment à la sécheresse et au froid. De plus, l’endroit choisi sera celui où la plante devra passer le reste de sa vie.

Les avantages de la dormance
Si la présence d’eau est nécessaire pour enclencher le processus de germination, elle demeure toutefois souvent insuffisante. Une luminosité inadéquate, telle que celle des parties les plus denses de la forêt tropicale, peut bloquer le processus, même si la graine est imbibée. De même, la semence exposée à une pluie d’été ou d’hiver ne germera pas, afin de préserver la future plantule d’un environnement ingrat. C’est la dormance, un garde-fou mis en place au cours de l’évolution, qui lui assure cette protection.

«La graine est élaborée, par défaut, dans un état dormant, ce qui lui confère divers avantages. Cette propriété permet d’empêcher la germination durant la mauvaise saison et d’éviter que tous les rejetons d’une plante se développent au même endroit et entrent en compétition», explique Luis Lopez Molina, professeur à la Faculté des sciences de l’UNIGE. Le chercheur précise également que les mécanismes responsables de l’acquisition et de la perte de dormance ne sont pas connus.

La clé des songes
«Nous savions toutefois que l’enveloppe constitue une barrière à la germination, mais sans en connaître les mécanismes», relève Keun Pyo Lee, membre du groupe. Autre indice: la graine dormante imbibée d’eau produit en permanence une hormone, appelée ABA, qui réprime la germination. Ces nouveaux travaux permettent désormais d’établir un lien entre les deux informations et de combler les lacunes, grâce au développement d’une technique originale.

Les embryons ont été séparés de leur enveloppe, puis disposés sur un gel nutritif. Ce dernier, quant à lui, contenait des enveloppes provenant de semences en état d’hibernation ou d’éveil. «Nous avons découvert que l’enveloppe des graines dormantes émet des substances diffusibles qui inhibent la germination, telles que ABA. Ceci requiert la production continue par l’enveloppe d’une protéine nommée RGL2 qui, à son tour, favorise la synthèse d’ABA», souligne Urszula Piskurewicz, du Département de biologie végétale. Le fait de comprendre comment les graines dormantes perdent la capacité de fabriquer RGL2 de façon constitutive sera la prochaine étape pour élucider les mécanismes qui mènent à leur réveil.

Indispensable pour l’agriculture
Le processus de dormance est d’une importance cruciale pour l’agriculture, car il prévient une germination précoce, notamment dans l’épi. «Il y a quelques années, des pluies importantes durant le développement des graines de blé ont interféré avec ce processus. Les graines sont devenues inutilisables pour la panification et le prix des céréales est monté en flèche», détaille Luis Lopez Molina. L’identification des «rhéostats» moléculaires qui permettent à la graine d’évaluer les conditions environnementales optimales pour sortir de sa léthargie représente donc un enjeu de taille.

Contacts: le prof. Luis Lopez Molina, tel. 022 379 32 06

2010